Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của một số hợp chất tự nhiên bằng phương pháp tính toán

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN THỊ HÀ THÁI KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG OXY HĨA CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT TỰ NHIÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ HĨA HỮU CƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2006 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thành Quân ThS Lê Thanh Hưng Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Lê Ngọc Thạch Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Bùi Thọ Thanh Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2006 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày tháng năm 2006 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN THỊ HÀ THÁI Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 30/4/1981 .Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Cơng nghệ Hóa Hữu MSHV: 00504122 I- TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của số hợp chất tự nhiên phương pháp tính tốn II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát mối liên hệ độ bền số gốc tự phenolic với mức độ phân bố electron độc thân Tìm phương pháp tính tốn thích hợp Khảo sát mối liên hệ độ bền gốc tự khả kháng oxy hóa gốc tự flavonoid So sánh với giá trị tính toán khác Khảo sát gốc tự catechin trà xanh khả kháng oxy hóa chúng Khảo sát chế quét gốc tự hợp chất kháng oxy hóa họ phenolic III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi Quyết định giao đề tài): IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Phạm Thành Quân ; ThS Lê Thanh Hưng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS Phạm Thành Quân ThS Lê Thanh Hưng Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thơng qua TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm 2006 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Lời cảm ơn Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Phạm Thành Quân ThS Lê Thanh Hưng, thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực hoàn thành tốt luận văn Cảm ơn Q thầy Hội đồng bảo vệ có nhận xét quý báu cho kết luận văn Cảm ơn Quý thầy cô, anh chị Phịng Thí nghiệm Hóa tính tốn, mơn Cơng nghệ Hóa Hữu nhiệt tình giúp đỡ, tạo tất điều kiện thuận lợi cho việc thực tốt đề tài Cảm ơn Quý thầy cô, anh chị Cơ quan Văn phòng ĐHQG-HCM giúp đỡ nhiệt tình trình học tập thực luận văn Cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, hỗ trợ tơi hồn thành tốt luận văn Trân trọng, Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2006 Trần Thị Hà Thái TÓM TẮT LUẬN VĂN Sử dụng phương pháp hàm mật độ nghiên cứu hoạt tính kháng oxy hóa hơp chất tự nhiên phenolic, đặc biệt hợp chất flavonoid Đề tài tập trung nghiên cứu mối liên hệ mật độ phân bố electron độc thân cấu trúc tự độ bền gốc tự khả bắt giữ gốc tự hợp chất flavonoid Tất tính tốn thực pha khí nước Kết đạt sau: Gốc tự bền electron độc thân phân bố cấu trúc nó, tương ứng với giá trị mật độ phân bố electron cao nguyên tử (Highest Spin Density – HSD) nhỏ Đối với gốc tự phenolic, giá trị HSD nhỏ 0.5 Đối với hợp chất flavonoid, gốc tự bền có giá trị HSD từ 0.31 – 0.37 pha khí, 0.29- 0.37 tính nước Độ bền gốc tự yếu tố quan trọng xác định khả kháng oxy hóa chất Tính tốn HSD phù hợp với kết tính tốn BDE IP nghiên cứu khác khối lượng tính tốn lại đơn giản nhiều Trong thực nghiệm, khả kháng oxy hóa thường đo khả quét gốc tự do, đặc trưng tỉ số nradical/nantioxidant Tính tốn giá trị HSD cho kết tương quan tốt với tỉ số nradical/nantioxidant Chất kháng oxy hóa mạnh có tỉ số nradical/nantioxidant lớn giá trị HSD gốc tự nhỏ Đối với phân tử catechin trà xanh, gốc tự bền có giá trị HSD nằm gần nhau, 0.37 – 0.38 pha khí 0.33 – 0.34 nước Tính tốn HSD phù hợp với kết thực nghiệm, giải thích khả kháng oxy hóa chất Về bản, tính tốn giá trị HSD giải thích độ bền gốc tự do, khả bắt giữ gốc tự hoạt tính kháng oxy hóa hợp chất ABSTRACT A density functional - based method has been applied to study the antioxidant activity of phenolic compounds, especially flavonoids The study has concerned the determination of the Highest spin density –HSD- according to the stability of radicals and the scavenging activity of antioxidants All HSD values were calculated in gas phase and water solution The achieved results of the thesis are: The radicals that had the smallest value of HSD were referred to the most stable radical species The HSD values were less than 0.5 for phenolic radicals in gas phase For flavonoid radicals, the HSD values of the stable radicals lied at 0.31 – 0.37 in gas phase, and 0.29- 0.37 in water solution The stability of radicals was found to be an important factor to determine the scavenging activity of antioxidants There was a correlation between the HSD values and computed BDE and IP values: strong antioxidants had the low HSD, BDE and IP values The antioxidant activity of phenolic compounds was represented by free radical scavenging activity which was measured by the molar ratio (nradical/nantioxidant) A good correlation between the HSD value and molar ratio was found It was observed that an active antioxidant had the smallest HSD value and the biggest molar ratio For green tea stable radicals, the stable radicals had similar values in HSD, lied at 0.37 – 0.38 in gas phase and 0.33 – 0.34 in water The HSD values were found to be in good agreement with experimental data Thus, the antioxidant activity of green tea catechins could be explained On the basic of the computed HSD values, the stability of radicals can be explored and give a relative trend of the activity and scavenging of antioxidant radicals i MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đại cương hợp chất tự nhiên kháng oxy hóa 1.1.1 Q trình oxy hóa khả kháng oxy hóa thể 1.1.2 Giới thiệu hợp chất kháng oxy hóa 1.1.3 Cơ chế phản ứng chất kháng oxy hóa 1.1.4 Các phương pháp đo hoạt tính kháng oxy hóa 1.2 Hợp chất flavonoid khả kháng oxy hóa chúng 11 1.2.1 Giới thiệu hợp chất flavonoid 11 1.2.2 Hoạt tính kháng oxy hóa hợp chất flavonoid 14 1.2.3 Ảnh hưởng cấu trúc đến khả kháng oxy hóa flavonoid 16 1.2.4 Khả kháng oxy hóa hoạt tính sinh học flavonoid 17 1.3 Một số nghiên cứu hoạt tính kháng oxy hóa flavonoid 19 1.3.1 Các nghiên cứu phương pháp thực nghiệm 19 1.3.2 Các nghiên cứu phương pháp tính tốn 23 1.4 Hóa học tính tốn – Cơ sở lý thuyết 25 1.4.1 Phương trình Shrưdinger 25 1.4.2 Giải phương trình Schrưdinger phương pháp Hartree-Fock 26 1.4.3 Các phương pháp bán thực nghiệm sau Hartree-Fock 28 1.4.4 Mật độ phân bố eleclectron độc thân (spin density) 29 1.4.5 Các thơng tin thu từ tính tốn 30 CHƯƠNG NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 33 2.1 Đặt vấn đề 33 2.2 Phương pháp nghiên cứu 34 2.3 Nội dung nghiên cứu 35 2.3.1 Khảo sát tương thích HSD độ bền gốc tự phenolic 35 2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng phương pháp tính đến kết HSD 36 ii 2.3.3 Khảo sát khoảng giá trị HSD tương ứng cho gốc tự hợp chất kháng oxy hóa họ flavonoid 36 2.3.4 Khảo sát độ bền gốc tự catechin trà xanh khả kháng oxy hóa chúng 37 2.3.5 Khảo sát khả phản ứng xảy theo chế chuyển electron 38 CHƯƠNG 3.1 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 39 Khảo sát tương thích HSD độ bền gốc tự 39 3.1.1 Khảo sát độ bền gốc tự hợp chất CX3 40 3.1.2 Khảo sát độ bền gốc tự dẫn xuất phenol 41 3.1.3 Khảo sát gốc tự hợp chất polyphenol 43 3.1.4 Nhận xét 46 3.2.Ảnh hưởng phương pháp tính đến giá trị Highest spin density - HSD 48 3.2.1 Ảnh hưởng phương pháp tính basis set 48 3.2.2 Ảnh hưởng dung môi đến giá trị HSD 49 3.3 Khảo sát khoảng giá trị HSD tương ứng cho gốc tự hợp chất kháng oxy hóa họ flavonoid 51 3.3.1 Giá trị HSD gốc tự 4’-OH họ flavonoid 51 3.3.2 Ảnh hưởng dung môi đến giá trị HSD 55 3.3.3 So sánh tương thích kết tính tốn với kết nghiên cứu trước 57 3.3.4 Nhận xét 60 3.4 Khảo sát độ bền gốc tự catechin trà xanh 62 3.4.1 Cấu trúc bền gốc tự phân tử catechin 63 3.4.2 Quan hệ lượng tương quan mức độ phân bố electron 69 3.4.3 Kết luận độ bền khả kháng oxy hóa catechin trà xanh 71 3.5 Khảo sát khả phản ứng xảy theo chế chuyển electron 73 CHƯƠNG KẾT LUẬN CHUNG 77 KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………… 80 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Sơ đồ 1.1 Cơ chế q trình oxy hóa lipid .3 Sơ đồ 1.2 Sơ đồ q trình oxy hóa lipid Hình 1.3 Cấu trúc flavonoid .11 Hình 1.4 Cấu trúc flavonoid, phân loại dựa vào vòng C .12 Hình 1.5 Vị trí hợp chất flavonoid gắn ion kim loại .15 Hình 1.6 Cơ chế bắt gốc tự ROS flavonoid 15 Hình 1.8 Phản ứng hai giai đoạn quercetin gốc tự galvinoxyl tạo thành dạng quinone 20 Hình 1.9 Cơng thức cấu tạo Trolox 22 Hình 1.10 Cơng thức cấu tạo quercetin 23 Hình 1.11 Phản ứng gốc tự OOH coenzyme Q .24 Hình 1.12 Phản ứng gốc tự a-tocopherol 25 Hình 1.13 Sơ đồ bước tính tốn Hóa tính tốn 30 Hình 1.14 Mẫu file input tính tối ưu hóa cấu trúc .31 Hình 1.15 Kết đọc file out put 31 Hình 1.15 Mẫu file output tính tối ưu hóa cấu trúc .31 Hình 3.1 Cấu trúc khảo sát nhóm I giá trị HSD chúng 40 Hình 3.2 Cấu trúc khảo sát nhóm II giá trị HSD chúng 41 Hình 3.3 Cấu trúc khảo sát nhóm III HSD chúng 43 Hình 3.4 Cấu trúc khảo sát nhóm IV HSD chúng 45 Hình 3.5 Cấu trúc gốc tự C6H5O 48 Hình 3.6 Cấu trúc hợp chất flavonoid khảo sát 51 Hình 3.7 Sự phân bố electron độc thân cấu trúc gốc 4’-OH flavonoid .53 Hình 3.8 Giá trị HSD pha khí, dung mơi ethanol nước 56 Hình 3.9 Quan hệ giá trị HSD giá trị thực nghiệm 59 Hình 3.10 Cấu trúc bốn loại catechin trà xanh 62 Hình 3.11 Sự phân bố electron gốc tự 4’-OH catechin trà xanh 69 Hình 3.12 Tương quan giá trị HSD Erel tính pha khí nước 70 Hình 3.13 Cơ chế phản ứng gốc tự OH phenol .73 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Năng lượng mức độ phân bố electron cấu trúc từ đến 40 Bảng Năng lượng mức độ phân bố electron cấu trúc từ 10 đến 16 42 Bảng 3 Năng lượng mức độ phân bố electron cấu trúc từ 17 đến 23 43 Bảng Năng lượng mức độ phân bố electron cấu trúc từ 24 đến 32 45 Bảng Năng lượng giá trị HSD phenoxyl theo phương pháp tính 48 Bảng Năng lượng giá trị HSD phenolxyl dung môi .49 Bảng Kết tính tốn giá trị HSD gốc tự 4’-OH hợp chất flavonoid .52 Bảng Giá trị HSD số chất kháng oxy hóa tổng hợp 52 Bảng Giá trị HSD tính tốn dung mơi khác 55 Bảng 1So sánh giá trị HSD với giá trị BDE IP (pha khí) 57 Bảng 11So sánh giá trị HSD với giá trị thực nghiệm 59 Bảng 12Năng lượng tổng cộng gốc tự catechin pha khí 63 Bảng 13Năng lượng tương quan giá trị HSD gốc tự catechin .64 Bảng 14 Năng lượng chất phản ứng phenol OH theo chế hình thành gốc tự (cơ chế chuyển H) chế hình thành ion gốc tự (cơ chế chuyển điện tử) 74 Bảng 15Năng lượng chất phản ứng phenol gốc tự OCH3 theo chế chuyển H chế chuyển electron 75 Bảng 16Năng lượng phản ứng phân tử phenol gốc tự OC2H5 theo chế chuyển H chế chuyển electron 76 70 HSD 0.60 0.50 Dung mơi nước Pha khí Pha khí 0.40 0.30 0.20 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 Erel (kcal/mol) Hình 3.12 Tương quan giá trị HSD Erel tính pha khí nước Nhìn chung, Erel thấp có giá trị HSD nhỏ gốc tự bền Phân tử EC dạng ester nó, ECG, tạo gốc tự bền mặt lượng lẫn mức độ phân bố spin vị trí 4’-OH pha khí dung dịch Đối với phân tử EGC, gốc tự 3’-OH bền lượng spin pha khí môi trường nước gốc 4’-OH bền lượng, gốc 3’-OH bền spin (giá trị HSD 0.350 0.334) Tương tự, phân tử EGCG tạo gốc tự 3’-OH bền lượng gốc 4’’-OH lại bền spin pha khí (giá trị HSD 0.382 0.374) dung môi nước gốc 4’-OH bền lượng gốc 3’-OH lại bền spin (giá trị HSD 0.353 0.342) Kết tính tốn từ bảng 3.13 cho thấy phân tử catechin tạo gốc tự bền có mật độ phân bố điện tử độc thân tương tự Trong pha khí, giá trị HSD tính gốc tự bền từ 0.37-0.38 Do gốc tự tồn môi trường nước nên giá trị HSD tính nước bền pha khí, giá trị 71 từ 0.33 – 0.34 Các giá trị nằm khoảng giá trị HSD số hợp chất kháng oxy hóa khảo sát phần Như vậy, giá trị HSD liên quan với lượng tương quan gốc tự do, với độ bền gốc tự Các phân tử catechin có cấu trúc giống nên giá trị HSD thu gốc tự bền gần Ngoài ra, hoạt tính hợp chất catechin trà xanh cịn phụ thuộc vào số nhóm –OH cấu trúc chúng với khả tạo gốc tự bền Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa catechin tính toán HSD gốc tự cho kết phù hợp với kết thực nghiệm công bố 3.4.3 Kết luận độ bền khả kháng oxy hóa catechin trà xanh Khảo sát gốc tự phân tử catechin trà xanh - EC, EGC, ECG, EGCG - kết cho thấy: · Các hợp chất catechin nhóm trà xanh tạo gốc tự bền vị trí 3’, 4’-OH Có chuyển hóa độ bền gốc tự pha khí dung dịch · Mặc dù lượng tương quan gốc tự thấp, khoảng 10 kcal/mol giá trị HSD lại nhạy với biến đổi lượng khoảng · Giá trị HSD gốc tự nhỏ 0.47 Các gốc tự bền có giá trị HSD nằm khoảng 0.37- 0.38 pha khí, 0.33 – 0.34 dung môi nước · Giá trị lượng tương quan Erel mức độ phân bố electron HSD tương quan tốt pha khí Gốc tự bền ứng với giá trị Erel HSD nhỏ · Đối với phân tử catechin trà xanh, tính tốn giá trị HSD dự đốn độ bền gốc tự hoạt tính kháng oxy hóa chúng · Nhóm gallate cấu trúc ECG EGCG tạo thêm gốc tự bền mơi trường nước làm tăng hoạt tính hợp chất catechin 72 làm ECG EGCG có đặc tính khác với hợp chất flavonoid khảo sát trước · Hoạt tính kháng oxy hóa mạnh hợp chất catechin phụ thuộc vào số nhóm –OH với số gốc tự bền tạo thành (EGCG tạo gốc tự bền, ECG tạo gốc tự bền, EGC tạo gốc tự bền EC tạo gốc tự bền mơi trường nước) 73 3.5 Khảo sát khả phản ứng xảy theo chế chuyển electron Các kết khảo sát cho thấy, hợp chất kháng oxy hóa họ phenolic ln tạo gốc tự bền nhiên chế tạo gốc tự chưa xem xét thỏa đáng Như đề cập phần 1.1.3, hợp chất kháng oxy hóa tạo gốc tự theo chế: chế chuyển H chế chuyển electron Phần khảo sát đây, khảo sát khả phản ứng xảy theo chế nói Khảo sát thực mơ hình phản ứng đơn giản gốc tự (.OH) tác dụng với phân tử phenol (ở pha khí nước) theo mơ hình sau: O chuyển H + H2O OH OH + OH chuyeån electron O + + H2O OH Giản đồ lượng OH O H O H TS OH + OH + Ea OH O DHpö DE + + OH OH O H2O + H2O Hình 3.13 Cơ chế phản ứng gốc tự OH phenol Tính tối ưu hóa, tần số lượng phương pháp với basis set tăng dần từ thấp đến cao: b3lyp/3-21g*// b3lyp/3-21g* (1) b3lyp/6-31g*// b3lyp/6-31g * (2) b3lyp/6-311+g *// b3lyp/6-311+g * (3) b3lyp/6-311++g**// b3lyp /6-311++g** (4) Kết tính tốn ghi bảng 3.14 74 Bảng 14 Năng lượng chất phản ứng phenol OH theo chế hình thành gốc tự (cơ chế chuyển H) chế hình thành ion gốc tự (cơ chế chuyển điện tử) Cơ chế chuyển H Phương pháp tính Ereactant (au) Eradical product DHpö (au) (kcal/mol) Cơ chế chuyển electron Eion product (au) DE (kcal/mol) Tính tốn pha khí -380.9668035 -381.0010435 -21.49 -380.6137890 221.52 -383.0774573 -383.1251342 -29.92 -382.7809025 186.09 -383.1867161 -383.2370438 -31.58 -382.9449315 151.72 -383.2098345 -383.2601846 -31.60 -382.9693635 150.90 Tính tốn dung dịch -381.1050492 -381.1344736 -18.46 -380.9636887 88.71 -383.2133546 -383.2598842 -29.20 -383.1322039 50.92 -383.3273249 -383.3779228 -31.75 -383.2954303 20.01 -383.3488685 -383.3909534 -26.41 -383.3173485 19.78 Kết cho thấy: - Tính tốn gốc tự cho kết ổn định, kết không thay đổi lớn theo phương pháp/ basis set Hàm sóng gốc tự dễ xác định - Tính tốn theo cho ion gốc tự phụ thuộc lớn vào phương pháp/ basis set Điều cho thấy xử lý tính tốn ion gốc tự khó thiết phải dùng phương pháp cao - Cơ chế chuyển electron khó xảy pha khí Trong dung dịch nước, khả phản ứng theo chế chuyển điện tử tăng đáng kể, lượng phản ứng giảm gần 130 kcal/mol Điều cho thấy ảnh hưởng lớn dung môi lên chế phản ứng Trong phản ứng theo chế chuyển điện tử, trạng thái bao gồm ion âm cation gốc tự tương đương với trạng thái chuyển tiếp: 75 HO· + AH ® Trạng thái chuyển tiếp ® HOH + A· (1) HO· + AH ® HO – + AH +· ® HOH + A· (2) Do khó khăn việc xác định trạng thái chuyển tiếp phản ứng chuyển hydro nên so sánh cạnh tranh hai chế Tuy nhiên lượng hoạt hóa phản ứng chuyển hydro hydrocacbon nằm khoảng 20 kcal/mol Do giá trị 19.78kcal/mol cho thấy nhiều khả dung môi nước phản ứng xảy đồng thời theo hai chế gốc tự cịn có tồn cation gốc tự Khảo sát phản ứng phân tử phenol với gốc tự khác như: OCH3, OC2H5 (Bảng 3.16, Bảng 3.17), thu kết tương tự, nhiên trạng thái bao gồm hai ion có lượng cao (36.26 kcal/mol cho OCH3 35.44 kcal/mol cho OC2H5) Bảng 15 Năng lượng chất phản ứng phenol gốc tự Phương pháp tính OCH3 theo chế chuyển H chế chuyển electron Cơ chế chuyển H Ereactant (au) Eradical product (au) DHpö (kcal/mol) Cơ chế chuyển electron Eion product (au) DE (kcal/mol) Tính tốn pha khí -420.0520054 -420.0703037 -11.48 -419.7535097 187.31 -422.3765467 -422.4008815 -15.27 -422.1058487 169.87 -422.4927416 -422.5177549 -15.70 -422.2430410 156.69 -422.5125794 -422.5342106 Tính tốn dung dịch -13.57 -422.2607411 158.03 -420.2120776 -420.2306466 -11.65 -420.0994760 70.66 -422.5335110 -422.5617980 -17.75 -422.4520998 51.09 -422.6531031 -422.6833523 -18.98 -422.5962567 35.67 -422.6718258 -422.6937130 -13.73 -422.6140372 36.26 76 Bảng 16 Năng lượng phản ứng phân tử phenol gốc tự OC2H5 theo chế chuyển H chế chuyển electron Phương pháp tính Cơ chế chuyển H Ereactant (au) DHpư Eradical product (au) (kcal/mol) Cơ chế chuyển electron Eion product (au) DE (kcal/mol) Tính tốn pha khí -459.1324310 -459.1492158 -10.53 -458.8385830 184.39 -461.6693675 -461.6920031 -14.20 -461.4024010 167.52 -461.7930356 -461.8174361 -15.31 -461.5502711 152.34 -461.8156800 -461.8397068 -15.08 -461.5705050 153.85 Tính tốn dung dịch -459.3203200 -459.3383129 -11.29 -459.2115035 68.28 -461.8541422 -461.8815138 -17.18 -461.7754840 49.36 -461.9817521 -462.0113578 -18.58 -461.9258689 35.07 -462.0031254 -462.0241665 -13.20 -461.9466495 35.44 77 CHƯƠNG KẾT LUẬN CHUNG Đề tài luận văn khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa số hợp chất tự nhiên họ phenolic phương pháp tính tốn máy vi tính Qua q trình nghiên cứu, đề tài thu số kết kết luận quan trọng sau: Độ bền gốc tự phenolic có liên quan đến mật độ phân bố electron độc thân cấu trúc Gốc tự bền ứng với giá trị Highest spin density – HSD nhỏ Tính tốn giá trị HSD cách khảo sát độ bền gốc tự do, đơn giản nhiều so với cách tính giá trị BDE IP phương pháp tính tốn trước Giá trị HSD tính cho hợp chất phenolic phụ thuộc vào phương pháp tính pha dung mơi khác Tính tốn sở cao giá trị HSD thấp có độ xác cao Có thể sử dụng phương pháp b3lyp/6-311++g**//b3lyp/3-21g* thích hợp cho việc khảo sát hợp chất tự nhiên có khối lượng phân tử cồng kềnh, hợp chất flavonoid chẳng hạn thu kết tương quan tốt với kết thực nghiệm cơng bố Tính tốn giá trị HSD giải thích độ bền gốc tự do, dự đốn khả kháng oxy hóa phân tử Đối với hợp chất flavonoid có hoạt tính kháng oxy hóa mạnh, giá trị HSD nằm khoảng 0.31-0.33 pha khí, 0.29–0.33 dung mơi nước Hoạt tính kháng oxy hóa flavonoid mạnh số chất kháng oxy hóa tổng hợp BHA, BHT, Giá trị HSD giống cho phân lớp Các gốc tự bền phân tử catechin trà xanh nằm khoảng từ 0.37 – 0.38 pha khí, khoảng 0.33- 0.34 dung mơi nước Nhóm galllate tạo nên đặc tính riêng cho phân tử EGCG, ECG làm cho chúng có khả kháng oxy hóa mạnh 78 Kết tính tốn cho thấy chế hoạt động chất kháng oxy hóa xảy theo hai chế: chuyển hydro chuyển electron Cả gốc tự cation gốc tự có khả tồn q trình phản ứng Với kết đạt được, đề tài giới thiệu thông số lượng tử dùng để đánh giá độ bền gốc tự – mật độ phân bố điện tử độc thân lớn (Highest spin density - HSD) qua đánh giá nhanh khả kháng oxy hóa hợp chất tìm nhanh mối quan hệ cấu trúc hoạt tính kháng oxy hóa chất Trên sở đó, đề tài định hướng trước cho việc tìm kiếm, tổng hợp hợp chất kháng oxy hóa có hoạt tính cao, góp phần làm rõ tác dụng hỗ trợ hóa tính tốn nghiên cứu thực nghiệm 79 KIẾN NGHỊ Để hoàn chỉnh cho nghiên cứu chế phản ứng hợp chất phenolic việc ngăn cản gốc tự phản ứng ROS, cần khảo sát thêm vấn đề sau: Tiếp tục khảo sát trạng thái chuyển tiếp phản ứng chuyển hydro để so sánh cạnh tranh hai chế chuyển electron electron HO· + AH ® Trạng thái chuyển tiếp ® HOH+ A· (1) HO· + AH ® HO– + AH+· ® HOH + A· (2) Khảo sát ảnh hưởng dung môi đến chế phản ứng chuyển electron hợp chất phenolic Tìm khoảng giới hạn giá trị HSD hợp chất kháng oxy hóa Khảo sát ảnh hưởng dung môi đến giá trị HSD số hợp chất kháng oxy hóa 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO Beckman FS, Beckman TW, Chen J, Marshall PA, Freeman BA, Apparent hydroxyl radical production by peroxynitrite: implications for endothelial injury from nitric oxide and superoxide, Proc Natl Acad Sci USA, 87, 1620 – 1624, (1990) Clayden J., Organic Chemistry, Oxford, (2000) D I Tsimogiannis, V Oreopoulou, Free radical scavenging and antioxidant activity of 5,7,3’,4’-hydroxy-substitued flavonoids, Innovative Food Science & Emerging Technologies, 5, 523- 528, (2004) David B Min, Chemistry and Application Antioxidants, The Ohio State University Columbus, Ohio, USA Dejian Huang, Boxin Ou, Ronald L Prior, The Chemistry behind Antioxidant Capacity Assays (review), Agricultural and Food Chemistry, 53, 1841 – 1856, (2005) Derek S Wheeler, William J Wheeler, The Medicinal Chemistry of Tea, Drug development research, 61, 45-65, (2004) Dinitrios I Tsimogiannis, Vassiliki Oreopoulou, The contribution of flavonoid C-ring on the DPPH free radical scavenging efficiency A kinetic approach for the 3’,4’-hydroxy substituted members, Innovative Food Science & Emerging Technologies, xx, xxx – xxx, (2005) Donal B Mc Phail, Richard C Hartley, Peter T Gardner and Garry G Duthie, Kinetic and Stoichiometric Assessment of the Antioxidant Activity of Flavonoids by Electron Spin Resonance Spectroscopy, J Agric Food Chem, 51, 1684 – 1690, (2003) Donald W Rogers, Computional Chemistry using the PC, John Wiley & Sons, Inc, (3rd, 2003) 10 Fink MP, Role of reactive oxygen and nitrogen species in actue respiratory distress syndrome, Curr Opin Crit Care, 8, 6- 11, (2002) 81 11 Freeman BA, Crapo JD, Biology of disease: free radicals and tissue injury, Lab Invest, 47, 412 – 426, (1982) 12 James S Wright, Erin R Johnson, and Gino A Libabio, Predicting the Activity of Phenolic Antioxidants: Theoretical Method, Analysis of Substituent Effects, and Application to Major Families of Antioxidants, J Am Chem Soc, 123, 1173 – 1183, (2001) 13 J V Formica, W Regelson, Review of the Biology of Quercetin and Related Bioflavonoids, Fd Chem Toxic, Vol 33, No 12, p 1061- 1080, (1995) 14 Jan Pokorny, Nedyalk Yanishlieva, Michael Gordon, Antioxidants in food, Woodhead Publishing Ltd and CRC Press LLC, (2001) 15 Jensen, F., Introduction to Computational Chemistry; John Wiley & Son: Chichester, (1999) 16 Joaquín Espinosa-García, Theoretical Study of The Trapping of the OOH Radical by Coenzyme Q, J Agric Food Chem, 54 (5), 1599 -1603, (2006) 17 Juhel C, Armand M, Pafumi Y et al, Green tea extract (AR 25) inhibits lipolysis of triglycerides in gastric and duodenum medium in vitro, J Nutr Biochem, 11, 45-51, (2002) 18 Klotz L-O, Schroeder P, Sies H, Peroxynitrite signaling: receptor tyrosine kinases and activation of stress-responsive pathways, Free Rad Biol Med, 33, 737-743, (2002) 19 Knipe A.C, Watt W.E., Organic reaction mechanism, John Wiley and Son Ltd, (1997) 20 Koch, W.; Holthausen, M C., A Chemist’s Guide to Density Functional Theory, Wiley-Vch, Weinheim, (2001) 21 Lê Thị Hồng Nhan, Nghiên cứu chất màu tự nhiên từ hoa hòe (Sophora Japonica L.) Việt Nam, Luận văn thạc sĩ, trường Đại học Bách khoa, (2003) 22 Leach A R., Molecular modelling principbles and applications, Pearson Education, (2001) 82 23 Levine, I N, Quantum Chemistry (Fourth Edition), Prentice Hall, Englewood Cliffs: New Jersey, (1991) 24 M Navarrete, C.Rangel, J C Corchado, and J Espinosa- García, Trapping of the OH Radical by a-tocopherol: A Theoretical Study, J Phys Chem, 109, 4777-4784, (2005) 25 Monica Leopoldini, Immaculada Prieto Pitarch, Nino Russo, and Marirosa Toscano, Structure, Conformation, and Electronic Properties of Apigenin, Luteolin, and Taxifolin Antioxidants, A First Principle Theoretical Study, J Phys Chem A, 108, 92 – 96, (2004) 26 Monica Leopoldini, Nino Russo, and Marirosa Toscano, Gas and Liquid Phase Acidity of Natural Antioxidants, J Agric Food Chem, 54, 3078 – 3085, (2006) 27 Monica Leopoldini, Tiziana Marino, and Marirosa Toscano, Antioxidant Properties of Phenolic Compounds: H – Atom Versus Electron Transfer Mechanism, J Phys Chem A, 108, 4916 – 4922, (2004) 28 Mueller M R, Fundamentals of Quantum Chemistry – Molecular Spectroscopy and Modern Electronic Structure Computations, Kluwer Academic Publishers, New York, (2001) 29 Mukhtar H, Ahmad N, Tea polyphenols: prevention of cancer and optimizing health, Am J Clin Nutr, 71, 1698S-1702S, (2000) 30 Pamela Pedriellei, Gian F Pedulli, Leif H Skibsted, Antioxidant Mechanism of Flavonoids, Solvent Effect on Rate Constant for Chain-Breaking Reation of Quercetin and Epicatechin in autooxidation of Methyl Linoleate, J Agric Food Chem, 49, 3034- 3040, (2001) 31 Patrick Trouillas, Philippe Marsal, Didier Siri, Roberto Lazzaroni and Jean-Luc Duroux, A DFT study of the reactivity of OH groups in quercetin and taxifolin antioxidants: The specificity of the 3-OH site, (2006) 32 Peng I-W, Kno S-M, Flavonoid structure affects the inhibition of lipid peroxidation in Caco-2 intestinal cells at physiological concentrations, J Nutru, 133, 2184-2187, (2003) 83 33 Phạm Thành Quân, Nghiên cứu chất màu từ dành dành (Gardenia jasminoides Ellis), luận văn tiến sĩ, trường Đại học Bách khoa, (2002) 34 Pier – Giorgio Pietta, Flavonoids as Antioxidants (review), J Nat Prod, 63, 1035 – 1042, (2000) 35 Rice-Evans CA, Miller NJ, Paganga G, Structure-antioxidant activity relationships of flavanoids and phenolic acids, Free Rad Biol Med, 20, 933956, (1996) 36 Ronald L Prior, Xianli Wu, Karen Schaich, Standardized Methods for the Determination of Antioxidant Capacity and Phenolíc in Foods and Dietary Supplements, J Agric Food Chem, 53, 4290 – 4302, (2005) 37 Shu-Wen Huang and Edwin N Frankel, Antioxidant Activity of Tea Catechins in Different Lipid System, J Arric Food Chem, 45, 3033 – 3038, (1997) 38 Sueoka N, Suganuma M, A new function of green tea: prevention of lifestylerelated diseases, Ann N Y Acad Sci 928:274-280, (2001) 39 T.A Geissman, The Chemistry of Flavonoid Compouds, The Macmillan Company, New York, (1962) 40 Vayalil PK, Mittal A, Hara Y, Elmets CA, Katiyar SK, Green tea polyphenols prevent ultraviolet light-induced oxidative damage and matrix metalloproteinases expression in mouse skin, J Invest Dermatol, 122(6), 1480-7, (2004) 41 Yukihiko Hara, Green tea: Health benefits and applications, www.vnulib.edu.vn/elibrary, Marcel Dekker Incorporated, (2001) 42 Z.Y.Chen, P.T Chan, Antioxidative Activity of Green Tea Catechins in Canola Oil, Chemistry and Physics of Lipids, 82, 163 – 172, (1996) 43 Qiong Guo, Baolu Zhao, Shengrong Shen, Jingwu, Jungai Hu, Wenjuan Xin, ERS study on the structure – antioxidant activity relationship of tea catechinsand their epimers, Biochimia et Biophysica Acta ,1427,13-23, (1999) 84 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: TRẦN THỊ HÀ THÁI Ngày, tháng, năm sinh: 30/4/1981 Nơi sinh: Tiền Giang Địa liên lạc: 606/131 đường 3/2, phường 14, quận 10, Tp.HCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO · 1999 – 2004 : Sinh viên trường Đại học Bách khoa (ĐHQG-HCM), khoa Cơng nghệ Hóa học & Dầu khí, chun ngành cơng nghệ Hóa Hữu · 2004 – 2006 : Học viên cao học trường Đại học Bách khoa (ĐHQG-HCM), chun ngành cơng nghệ Hóa Hữu Q TRÌNH CƠNG TÁC 04/2004 đến nay: chun viên Ban Đào tạo ĐHQG-HCM ... hợp chất tự nhiên kháng oxy hóa 1.1.1 Quá trình oxy hóa khả kháng oxy hóa thể 1.1.2 Giới thiệu hợp chất kháng oxy hóa 1.1.3 Cơ chế phản ứng chất kháng oxy hóa 1.1.4 Các phương. .. cường cho oxy hóa 1.1.4 Các phương pháp đo hoạt tính kháng oxy hóa Trong thực nghiệm, hoạt tính kháng oxy hóa đo khả quét gốc tự phản ứng phân tử chất kháng oxy hóa với gốc tự hoạt tính Dựa vào... nghệ Hóa Hữu MSHV: 00504122 I- TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của số hợp chất tự nhiên phương pháp tính tốn II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát mối liên hệ độ bền số gốc tự phenolic